低功耗无线通信探测装置的制作方法

本实用新型属于远程探测技术领域，具体涉及一种低功耗无线通信探测装置。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，生产和生活中产生的废弃物品数量也越来越多，例如，各种饮料瓶、易拉罐、旧衣物、电池等，有效的回收各种废弃物品，不仅可以减轻环境压力，还可以有效节约自然资源，降低能源消耗，带来很好的生态、经济和社会效益。

目前，已出现了各种各样的废弃物品回收设备，例如，垃圾桶、旧衣物回收桶、饮料瓶/易拉罐回收机、电池回收箱等。

然在，在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现，现有的各类废弃物品回收设备，主要存在以下问题：

由于废弃物品回收设备分散于不同场所，分布较分散，因此，保洁回收工作人员难以及时获知回收设备已被装满，从而难以及时到达已装满的回收设备地点进行物品回收，使回收设备较长时间段处于已装满状态，由此导致以下问题：一方面，降低了回收设备的利用率；另一方面，当回收设备被装满时，人们会将很多废弃物品扔在回收设备的外面，对外部环境造成了不利影响。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种低功耗无线通信探测装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种低功耗无线通信探测装置，包括红外探测器、供电电路、通信设备、存储设备和中央处理器；所述中央处理器分别与所述红外探测器、所述供电电路、所述通信设备和所述存储设备连接；所述供电电路还与所述红外探测器、所述通信设备和所述存储设备连接。

优选的，所述红外探测器为红外对射探测器，包括红外发射器和红外接收器；所述红外发射器和所述红外接收器分别安装于被监测箱体内部靠近入口端的两侧。

优选的，所述红外探测器为基于反射原理的红外探测器，包括红外发射器和红外接收器；所述红外发射器和所述红外接收器安装于被监测箱体内部靠近入口端的一侧。

优选的，所述红外发射器包括RC振荡芯片、场效应管和红外发光二极管；所述RC振荡芯片的控制使能端与所述中央处理器的I/O口信号输入端连接；所述RC振荡芯片的输出端与所述场效应管的输入端连接；所述场效应管的输出端与所述红外发光二极管的输入端连接；

所述红外接收器包括红外接收二极管、运算放大器、整流检波器和比较器；所述红外接收二极管的输出端与所述运算放大器的输入端连接；所述运算放大器的输出端经过所述整流检波器后，连接到所述比较器的正输入端；所述比较器的负输入端与所述中央处理器的基准电压输出端连接；所述比较器的输出端连接到所述中央处理器的I/O口信号输入端。

优选的，所述通信设备为GSM通信设备，所述GSM通信设备配置有开关状态管脚、开关功能管脚、串口通讯管脚和复位管脚；所述开关状态管脚、所述开关功能管脚、所述串口通讯管脚和所述复位管脚均连接到所述中央处理器。

优选的，所述供电电路包括供电电源以及电源管理单元；

所述电源管理单元包括电压检测电路、第1稳压芯片和第2稳压芯片；

其中，所述电压检测电路采用电压检测比较器，所述电压检测比较器的负输入端连接到所述中央处理器的电源基准电压输出端；所述电压检测比较器的正输入端连接到所述供电电源；所述电压检测比较器的输出端连接到所述中央处理器的I/O口信号输入端。

所述第1稳压芯片的供电端口分别与所述中央处理器的电源输入口和所述电压检测比较器的电源输入口连接；所述第2稳压芯片的供电端口分别与所述红外探测器、所述通信设备和所述存储设备的电源输入口连接；所述第2稳压芯片的控制端连接到所述中央处理器。

优选的，所述存储设备采用非易失性存储设备。

本实用新型提供的低功耗无线通信探测装置具有以下优点：

本实用新型提供的低功耗无线通信探测装置，可远程对回收设备箱体内部是否已接近装满的状态进行监控，使远程终端及时获知回收设备箱体内部已接近装满的状态，及时安排保洁人员前往特定地点回收废旧物品，提高了回收设备的利用率，也避免由于回收设备装满而导致废弃物品扔在回收设备外面的情况，美化了环境。

附图说明

图1为本实用新型提供的低功耗无线通信探测装置的电路原理图；

图2为本实用新型提供的低功耗无线通信探测装置中的红外探测器在回收箱体布置位置示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1，本实用新型提供一种低功耗无线通信探测装置，可安装于任何类型回收设备的箱体内部，包括红外探测器、供电电路、通信设备、存储设备和中央处理器；中央处理器分别与红外探测器、供电电路、通信设备和存储设备连接；供电电路还与红外探测器、通信设备和存储设备连接。其中，红外探测器安装于回收设备箱体内部的靠近投入口位置，具体安装位置根据实际回收设备箱体内部高度灵活设定，用于检测回收设备箱体内部是否已接近装满回收废旧物品，并可将回收设备箱体内部是否已接近装满的状态发送到中央处理器，中央处理器再通过通信设备将回收设备箱体内部状态发送到远程终端，远程终端可以为手机等设备，从而可以使远程终端及时获知回收设备箱体内部已接近装满的状态，及时安排保洁人员前往特定地点回收废旧物品。由此实现了对回收设备是否已接近装满状态的监控。

下面对低功耗无线通信探测装置进行具体介绍，需要强调的是，下面介绍的内容仅为优选方式，并不用于限定本实用新型：

(1)红外探测器

红外探测器安装于回收设备箱体内部特定高度位置，例如，回收设备箱体内部总高度为5米，红外探测器可安装于4.5米高度位置，用于检测回收设备箱体内部的废旧物品是否已到达4.5米位置，从而反映回收设备箱体内部是否已接近装满的状态。此处，由于红外探测器用于检测回收设备箱体内部是否为接近装满的状态，而不是已装满状态，可为保洁人员前往回收地点进行废旧物品回收提供时间余量，有效防止回收设备箱体内部已装满而无法继续工作的情况。

实际应用中，红外探测器可采用以下两种类型：

1)红外对射探测器：红外对射探测器包括红外发射器和红外接收器；红外发射器和红外接收器分别安装于被监测箱体内部靠近入口端的两侧。其检测原理为：红外发射器发射红外光，如果红外发射器和红外接收器之间不存在物品遮挡，则红外接收器可检测到接收信号，并反馈给中央处理器。如果红外发射器和红外接收器之间存在物品遮挡，则红外接收器无法检测到接收信号。因此，中央处理器根据是否能够接收到红外接收器的信号，从而判断被监测箱体是否已达到接近装满的状态。

2)基于反射原理的红外探测器：红外探测器包括红外发射器和红外接收器；红外发射器和红外接收器安装于被监测箱体内部靠近入口端的一侧。如图2所示，即为基于反射原理的红外探测器在回收箱体的安装位置示意图。

具体的，红外发射器包括RC振荡芯片、场效应管和红外发光二极管；RC振荡芯片的控制使能端与中央处理器的I/O口信号输入端连接；RC振荡芯片的输出端与场效应管的输入端连接；场效应管的输出端与红外发光二极管的输入端连接。其工作原理为：当需要红外发射器发出红外光进行探测时，中央处理器控制RC振荡芯片工作，RC振荡芯片驱动场效应管，再由场效应管驱动红外发光二极管发出短暂的红外光线，其占空比调节为1/3，频率为38KHZ左右。实际应用中，RC振荡芯片可采用TLC555ID型号的RC振荡芯片，场效应管可采用BSH103型号的场效应管，红外发光二极管可采用SIR333A型号的红外发光二极管。

红外接收器包括红外接收二极管、运算放大器、整流检波器和比较器；红外接收二极管的输出端与运算放大器的输入端连接；运算放大器的输出端经过整流检波器后，连接到比较器的正输入端；比较器的负输入端与中央处理器的红外基准电压输出端连接；比较器的输出端连接到中央处理器的I/O口信号输入端。其工作原理为：当红外发射器向对面发出水平的红外光时，红外光在传播过程中遇到遮挡物品或箱体内壁时发生反射，反射回的红外光被红外接收二极管接收，然后经过运算放大器和整流检波器处理后，得到红外实际电压信号，再输入到比较器的正输入端；比较器比较红外实际电压信号强度是否大于红外基准电压信号强度，如果大于，表明回收箱体内部物品已到达红外发射器安装高度的位置，因此，红外发射器发出的红外光仅传播较短距离即遇到遮挡物品并发生反射，所以红外实际电压信号强度较强；如果小于，表明回收箱体内部物品未到达红外发射器安装高度的位置，因此，红外发射器发出的红外光传播较长距离，直到遇到箱体内壁才发生反射，所以红外实际电压信号强度较弱。因此，当红外实际电压信号强度大于红外基准电压信号强度时，比较器输出低电平到中央处理器；当红外实际电压信号强度小于红外基准电压信号强度时，比较器输出高电平到中央处理器，从而可以使中央处理器检测到被监测箱体是否已达到接近装满的状态。

实际应用中，红外接收二极管采用PD333-3B/H0/L2，使红外接收二极管工作于反向偏置电流状态下并送于运算放大器中；运算放大器采用低偏置电流高精度的AD8606运算放大器，内部封装了两个运放，使其组成两级反向带通滤波器放大器，其放大倍数为1000倍；整流检波器采用正反向二极管和电容组成。

另外，为节省能耗，在通常情况下，中央处理器通过I/O口关闭红外发射器，使其不工作。只有当需要检测时，中央处理器才开启红外发射器。另外，可根据被监测箱体内径，通过一个电位器调节红外接收器的探测距离。

(2)通信设备

通信设备为GSM通信设备，GSM通信设备配置有开关状态管脚、开关功能管脚、串口通讯管脚和复位管脚；开关状态管脚、开关功能管脚、串口通讯管脚和复位管脚均连接到中央处理器。

实际应用中，GSM通信设备主要采用SIM800A芯片，出于控制的需要，与中央处理器连接的主要控制管脚分别为：开关状态管脚STATUS、开关功能管脚PWRKEY、串口通讯管脚RXD\TXD、复位管脚RESET。通过开关状态管脚，中央处理器可检测到GSM通信设备的当前开关状态，从而可通过开关功能管脚控制关闭或打开GSM通信设备。通过串口通讯管脚，中央处理器向GSM通信设备发送串口命令，并且，在发送串口命令过程中，中央处理器可配置有纠错机制，当通过纠错机制判断收到的串口数据不正确或不完整时，通过复位管脚对GSM通信设备进行复位重启。

另外，低功耗无线通信探测装置共有两种运行模式，一种为工作模式，一种为调试模式。当在调试模式下，通过内部RS232通信转换芯片的控制，使GSM通信设备可以直接与电脑连接通信，以便故障查找和调试。

通过GSM通信设备，可向远程终端发送被监测箱体接近装满的短信，从而使远程人员及时获知被监测箱体接近装满的消息。

(3)供电电路

供电电路主要设计理念为：通过供电电路，向红外探测器、通信设备、存储设备和中央处理器供电。但需满足以下两点要求：1)实现低功耗设计，尽量延长供电电源的供电时间。2)对供电电源的状态进行监控，当供电电源电压较低时，及时通知中央处理器，中央处理器再通过GSM通信设备向远程终端发送低电压告警短信信息，使相关人员及时更换供电电源，当然，当中央处理器获知供电电源电压较低时，也可同时启动存储设备将现有模块设置参数进行保存。

具体的，供电电路包括供电电源以及电源管理单元。供电电源可以采用干电池。

电源管理单元包括电压检测电路、第1稳压芯片和第2稳压芯片；

1)电压检测电路用于检测电池电压状态，可采用电压检测比较器实现，电压检测比较器的负输入端连接到中央处理器的电源基准电压输出端；电压检测比较器的正输入端连接到供电电源；电压检测比较器的输出端连接到中央处理器的I/O口信号输入端。

实际应用中，电池电压检测电路由一个LMV321M5放大器接成滞回比较器的形式实现，比较器的负输入端连接到中央处理器的一个基准电压输出端口引脚，正输入端连接由电阻分压组成的电池接插件输入端。当电池串联的电压低于4.6V后，则比较器输出低电平报告给中央处理器。

2)稳压芯片

共设置2个稳压芯片，第1稳压芯片的供电端口分别与中央处理器的电源输入口和所述电压检测比较器的电源输入口连接；第2稳压芯片的供电端口分别与红外探测器、通信设备和存储设备的电源输入口连接；第2稳压芯片的控制端连接到中央处理器。

设置两片稳压芯片主要是出于低功耗的考虑。第1稳压芯片可采用LT1521稳压芯片，给中央处理器和电压检测比较器供电，而第2稳压芯片可采用LT1965稳压芯片，主要是给除了中央处理器以外的所有电路板供电，并且，LLT1965稳压芯片的使能控制管脚OE连接至中央处理器的I/O口管脚，也就是说，中央处理器可通过I/O口引脚的控制来关断电路板其余各单元的供电单元。

(4)存储设备

存储设备采用非易失性存储设备，主要由I2C存储芯片AT24C01BN组成，主要用于存储配置信息，包括但不限于：需要发送到目的终端系统的号码地址、整个电路的睡眠探测间隔、本地SIM卡号码等。只有在中央处理器检测到电池电压较低时才会启动存储设备工作，自动存储上述配置信息，而当电池电压达到标准工作电压值后，存储设备又会将配置信息通过I2C协议传送给中央处理器，从而实现在更换电池后，中央处理器依然能根据之前配置参数继续工作，而不需要重新进行配置。

(5)中央处理器

中央处理器可采用C8051F410单片机、功能按键和指示灯组成。中央处理器的所有I/O口引脚连接到上述对应的单元中，属于整个控制理念的灵魂。

由此可见，本实用新型提供的低功耗无线通信探测装置，可远程对回收设备箱体内部是否已接近装满的状态进行监控，使远程终端及时获知回收设备箱体内部已接近装满的状态，及时安排保洁人员前往特定地点回收废旧物品，提高了回收设备的利用率，也避免由于回收设备装满而导致废弃物品扔在回收设备外面的情况，美化了环境。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。